Die Qualitätssicherung im Schmiedebereich zielt darauf ab, sicherzustellen, dass geschmiedete Bauteile den Leistungsanforderungen entsprechen, indem Materialinkonsistenzen, Maßabweichungen und Oberflächenfehler erkannt und behoben werden.

Inhalt

Einführung

Um strenge Leistungsstandards zu erfüllen, müssen während des gesamten Fertigungsprozesses robuste Qualitätssicherungsmaßnahmen umgesetzt werden. Die Qualitätssicherung stellt sicher, dass Schmiedeteile die festgelegten Toleranzen einhalten, den Industriestandards entsprechen und zuverlässig in ihren vorgesehenen Anwendungen funktionieren.

Beim Schmieden wird Metall unter hohem Druck verformt, um starke und langlebige Komponenten zu erzeugen. Obwohl dieser Prozess die mechanischen Eigenschaften wie Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit verbessert, können auch Risiken wie Materialunregelmäßigkeiten,

Herausforderungen bei der Qualitätssicherung von Schmiedeteilen

Schwankungen in Zusammensetzung, Kornstruktur und Reinheit:

Auswirkungen:

  • Schlechte mechanische Eigenschaften (z. B. verringerte Zähigkeit/Festigkeit).
  • Einschlüsse/Verunreinigungen schwächen die Bauteile.
  • Unvorhersehbare Verformung beim Schmieden.

Inhärente Fehler wie Porosität, Risse oder Einschlüsse im Rohmaterial.

Auswirkungen:

  • Beeinträchtigt die Integrität und Festigkeit des Endprodukts.

Extreme Temperaturen bergen Risiken, und Über-/Unterhitzung beeinflusst die Korngröße.

Auswirkungen:

  • Schlechte mechanische Eigenschaften durch Probleme mit der Korngröße.
  • Risse oder Verformungen.

Wiederholter Hochdruckeinsatz verursacht Gesenkverschleiß und -verformung.

Auswirkungen:

  • Maßungenauigkeiten.
  • Oberflächenfehler wie Riefen.
  • Verringerte Werkzeuglebensdauer und höhere Stillstandszeiten

Eine präzise Kontrolle von Kraft, Temperatur und Dehnrate ist entscheidend.

Auswirkungen:

  • Unregelmäßiger Kornfluss.
  • Ungefüllte Bereiche in Bauteilen.
  • Innere Spannungen führen zu Ermüdungsbruch.

Eine präzise Kontrolle von Kraft, Temperatur und Dehnrate ist entscheidend.

Auswirkungen:

  • Unregelmäßiger Kornfluss.
  • Ungefüllte Bereiche in Bauteilen.
  • Innere Spannungen führen zu Ermüdungsbruch.

Sicherstellung enger Toleranzen in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt.

Auswirkungen:

  • Manuelle Messungen bergen das Risiko von Ungenauigkeiten.
  • Sicherstellung enger Toleranzen in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt.

Ungleichmäßiges Erhitzen oder Abkühlen bei Nachbehandlungen wie Abschrecken und Anlassen.

Auswirkungen:

  • Eigenspannungen oder Verzug.
  • Schwankende Abkühlraten beeinflussen Härte und Festigkeit.

Schritte der Qualitätssicherung

Rohmaterialprüfung

Qualität beginnt mit der Auswahl und Prüfung des Rohmaterials. Das Schmieden erfordert je nach Anwendung hochwertige Metalle wie Stahl, Aluminium oder Titan. Die Rohmaterialprüfung umfasst:

  • Einschlussprüfung: Erkennt Verunreinigungen, die das geschmiedete Bauteil schwächen können.

  • Mikrostrukturanalyse: Überprüft Korngröße und -verteilung, was für die mechanische Leistung entscheidend ist.

  • Analyse der chemischen Zusammensetzung: Stellt sicher, dass das Material den festgelegten Legierungsanforderungen entspricht.

Vorbereitende Prüfungen vor dem Schmieden

Vor dem Schmieden durchläuft das Material Prozesse wie Schneiden, Erhitzen und Konditionieren. In dieser Phase beinhalten die Qualitätssicherungsmaßnahmen:

 

  • Analyse der chemischen Zusammensetzung: Stellt sicher, dass das Material den festgelegten Legierungsanforderungen entspricht.

  • Gleichmäßigkeit der Erwärmung: Eine kontrollierte Erwärmung ist entscheidend, um thermische Spannungen oder Kornverzerrungen zu vermeiden.

  • Oberflächenreinheit: Verunreinigungen wie Oxide oder Fett können zu Oberflächenfehlern im Endprodukt führen.

Überwachung des Schmiedeprozesses

Während des Schmiedens müssen mehrere Parameter kontrolliert werden, um die gewünschten Eigenschaften im Endprodukt zu gewährleisten:

 

  • Überwachung des Gesenkzustands: Abgenutzte oder beschädigte Gesenke können zu Maßabweichungen oder Oberflächenfehlern führen.

  • Temperaturkontrolle: Die Einhaltung optimaler Schmiedetemperaturen verhindert Materialrisse oder unvollständige Verformung.

  • Kraftkalibrierung: Pressen und Hämmer müssen präzise Kräfte ausüben, um gleichmäßige Ergebnisse zu erzielen.

Wärmebehandlung nach dem Schmieden

Die Wärmebehandlung verbessert die mechanischen Eigenschaften geschmiedeter Teile, wie Härte, Zähigkeit und Ermüdungsfestigkeit. Die Qualitätssicherung konzentriert sich in dieser Phase auf:

  • Überwachung von Temperatur und Zeit: Die Einhaltung der Wärmebehandlungszyklen gewährleistet gleichmäßige Materialeigenschaften.

  • Analyse des Abschreckmediums: Stellt sicher, dass die Abkühlrate den Materialvorgaben entspricht.

  • Härteprüfung: Überprüft die Wirksamkeit der Wärmebehandlung.

Prüfmethoden für Schmiedeteile

1 – Zerstörungsfreie Prüfung (NDT)

NDT-Verfahren sind entscheidend, um innere und äußere Fehler zu erkennen, ohne das Bauteil zu beschädigen:

  • Ultraschallprüfung (UT): Erkennt innere Risse, Lunker und Einschlüsse.
  • Magnetpulverprüfung (MPI): Erkennt Oberflächen- und nahe Oberflächenfehler in ferromagnetischen Materialien.
  • Farbeindringprüfung (DPT): Macht Oberflächenrisse und Porosität in nicht-ferromagnetischen Materialien sichtbar.
  • Röntgenprüfung (RT): Verwendet Röntgen- oder Gammastrahlen zur Erkennung innerer Fehler.

2. Maßliche und geometrische Genauigkeit

Geschmiedete Teile müssen strenge Maßtoleranzen einhalten, um nach der CNC-Bearbeitung kompatibel zu sein. Verwendete Messmittel sind:

  • Koordinatenmessmaschinen (KMG): Bieten präzise 3D-Messungen komplexer Geometrien.
  • Optische Scansysteme: Erfassen detaillierte Oberflächenprofile.
  • Messschieber und Mikrometer: Für einfache Maßprüfungen verwendet.

3. Prüfung der mechanischen Eigenschaften

Die Prüfung mechanischer Eigenschaften stellt sicher, dass das Teil den Betriebsbelastungen standhält. Gängige Methoden sind:

  • Zugprüfung: Misst die maximale Zugfestigkeit, Streckgrenze und Dehnung.
  • Schlagzähigkeitsprüfung (Charpy oder Izod): Bewertet die Zähigkeit bei plötzlicher Belastung.
  • Ermüdungsprüfung: Bewertet die Fähigkeit eines Bauteils, zyklischen Belastungen standzuhalten.
  • Härteprüfung: Überprüft die Oberflächen- und Kernhärte.

4. Rückverfolgbarkeit und Dokumentation

Ein umfassendes Qualitätssicherungssystem umfasst die Rückverfolgbarkeit und Dokumentation jedes einzelnen Schrittes:

  • Materialzertifikate: Gewährleisten die Einhaltung von Industriestandards wie ASTM oder ISO.
  • Prüfberichte: Erfassen alle Maß- und NDT-Ergebnisse.
  • Protokolle der Wärmebehandlung: Erfassen Temperatur- und Abschreckbedingungen.
  • Seriennummernverfolgung: Ermöglicht Rückverfolgbarkeit bei Ausfällen oder Rückrufen.

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